Vertikale Windturbinen

Wenn es zur Zeit noch viel mehr gibtfortschrittliche Wege der Energiegewinnung, dann früher fast überall Windkraftanlagen. Natürlich werden sie heute noch verwendet, aber die Anzahl ist deutlich gesunken. Um das Prinzip ihrer Arbeit zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, dass der Wind eine Form von Sonnenenergie ist.

Allgemeine Beschreibung

Windturbinen arbeiten mit Windströmungen. Aber warum kann der Wind Strom liefern? Dieses Phänomen ergibt sich aus der Tatsache, dass eine ungleichmäßige Erwärmung der Erdatmosphäre stattfindet, die Struktur der Planetenoberfläche unregelmäßig ist und dass sie sich auch dreht. Windturbinen oder Windturbinen können die kinetische Energie des Windes in eine mechanische Energie umwandeln, die später für andere Aufgaben genutzt werden kann.

Wie genau produzieren diese Geräte?elektrische Energie mit gewöhnlichem Wind? In der Tat ist alles ganz einfach. Das Funktionsprinzip einer solchen Turbine ist dem Betrieb des Ventilators direkt entgegengesetzt. Unter dem Einfluss der Windkraft dreht die Windturbine die Schaufeln, die ihrerseits die Welle drehen, verbunden mit einem Generator, der elektrische Energie erzeugt.

Arten von Turbinen

Es gibt verschiedene Arten von verschiedenen Turbinen. Ingenieure unterscheiden zwei Hauptkategorien, die zu einer bestimmten Zeit verwendet werden. Die erste Kategorie ist horizontal-axial und die zweite Kategorie ist vertikal-axial. Die erste Art von Windkraftanlagen hat das üblichste Design, einschließlich zwei oder drei Blätter. Einheiten mit drei Klingen arbeiten nach dem Prinzip "gegen den Wind". Die Elemente selbst sind so angebracht, dass sie auf den Wind schauen.

Eine der größten Turbinen der Welt -Das ist GE Windenergie. Die Leistung dieses Gerätes beträgt 3,6 Megawatt. Hier ist anzumerken, dass die Turbine umso effizienter ist, je größer sie ist. Darüber hinaus verbessert sich das Nutzen-Preis-Verhältnis mit der Größe der Einheit.

Allgemeine Eigenschaften von Turbinen

Der erste Indikator, mit demGerät, ist die Macht. Wenn wir "Service" -Turbinen nehmen, kann ihre Leistung von 100 kW beginnen und mehrere mW erreichen. Es ist auch wichtig zu beachten, dass sowohl vertikale Windturbinen als auch horizontale Windturbinen zu Gruppen zusammengefasst werden können. Solche Gruppen werden oft Windparks genannt. Der Zweck solcher Standorte ist die Großhandelslieferung von Elektrizität an die gewünschte Anlage.

Wenn wir von kleinen Einzelturbinen sprechen,Mit einer Leistung von weniger als 100 kW werden sie am häufigsten zur Versorgung von Privathäusern, Telekommunikationsantennen oder zur Versorgung von Wasserpumpen verwendet. Es sollte angemerkt werden, dass kleine Turbinen auch in Verbindung mit Dieselgeneratoren, Batterien oder Sonnenkollektoren verwendet werden können. Ein solches System wird als Hybridsystem bezeichnet. Sie werden an Orten verwendet, an denen keine andere Möglichkeit besteht, sich an das Stromnetz anzuschließen.

Vorteile von vertikalen Turbinen

Derzeit wird der vertikale Gerätetyp viel häufiger verwendet. Dies wird durch die Tatsache gerechtfertigt, dass der vertikale Typ mehrere Vorteile gegenüber horizontalen aufweist.

Auf den Türmen des vertikalen Typs wird die Last seinGleichmäßiger wirken, was eine solche Möglichkeit gibt, als eine einfachere Schaffung eines größeren, in seinen Dimensionen, Design. Um den Rotor an diesem Turbinentyp zu installieren, ist außerdem keine zusätzliche Ausrüstung erforderlich. Ein wichtiger Vorteil, der die Effizienz der Arbeit erhöht, ist, dass die Schaufeln von vertikalen Turbinen in Form einer Spirale verdreht werden können. Dies ist sehr wichtig, da in diesem Fall die Windenergie sowohl am Einlass als auch am Auslass beeinflusst wird, was natürlich die Effizienz der Anlage erhöht.

Einer der wichtigsten Vorteile der VertikalenTurbinen sind so geworden, dass es bei der Installation keinen Sinn macht, die Achse auf den Windstrom einzustellen. Diese Art von Gerät funktioniert mit dem Wind von beiden Seiten.

Windröhrenturbine Bolotova

Diese Einstellung wird vor dem Hintergrund des Rests hervorgehobenGeräte. Für den normalen Betrieb der Turbine muss sie nicht an verschiedene Wetterbedingungen angepasst werden. Wind-Power-Element dieser Konstruktion ist in der Lage, den Wind von beiden Seiten zu erkennen, ohne irgendwelche Einstellungsarbeiten durchzuführen. Darüber hinaus erfordert diese Art von Station keine Drehung des Turms, wenn sich die Richtung des Windes ändert. Ein weiterer Vorteil der vertikalen Windenergieanlagen (VAWT - Windkraftgenerator mit einer vertikal angeordneten Welle) ist, dass sie eine besondere Konstruktion haben, die mit jeder Stromwindströmungen zu arbeiten. Es ist möglich, sogar mit Sturmböen zu arbeiten. Es gibt eine Auswahl an Installationsmodulen. Ihre Leistung hängt von der Leistung der Turbine ab. Das heißt, wenn Sie die Anzahl der Module ändern, können Sie die Kapazität der Einheit ändern, was sehr praktisch ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Windkraftelement der Struktur so zusammengebaut ist, dass es eine Umwandlung mit hoher Effizienz von kinetischer Energie in mechanische Umwandlung ermöglicht.

Die Abmessungen der Windturbine Biryukov und Blinov

Dieses Gerät hat einen zweistufigen Rotor mitDer Durchmesser dieses Elementes beträgt 0,75 m, die Höhe dieses Elements beträgt 2 m und der Rotor konnte bei einem frischen Wind den Rotor einer asynchronen Welle mit einer Leistung von bis zu 1,2 kW vollständig entdrillen. Die Turbine konnte Windkraft ohne Bruch bis zu 30 m / s standhalten.

Es lohnt sich zu erzählen, warum die windbetriebene Anlagegilt als eine Leistung von zwei Wissenschaftlern. Die Sache ist, dass in den 60er Jahren. In der UdSSR patentierte ein Wissenschaftler Biryukov einen Karussellwindgenerator mit einem KIEV von 46%. Etwas später konnte der Ingenieur Blinov jedoch das gleiche Design verwenden, allerdings mit einem Indikator von 58% KIEA.

Turbinen vom Hyperboloid-Typ

Auf der Grundlage von Windkraftanlagen vom Hyperboloidtyp kamen die Ideen eines solchen Ingenieurs wie Shukhov Vladimir Grigorjewitsch auf.

Auf die Besonderheiten dieser Art von Turbine kann zurückgeführt werdendass es einen größeren Arbeitsbereich des Windflusses hat. Wenn wir diesen Indikator mit anderen Gerätekategorien vergleichen, zeigt der Hyperboloidtyp Ergebnisse um 7-8% besser, wenn wir aus dem überstrichenen Bereich zählen. Dieser Indikator gilt für diejenigen Typen, bei denen der Arbeitsbereich des Windes geflügelt ist. Wenn wir diesen Typ zum Beispiel mit den Turbinen von Darier und Savonius vergleichen, beträgt der Unterschied 40-45%.

Zu den besonderen Eigenschaften dieser Kategorie von Aggregaten auches ist auch notwendig zuzuschreiben, dass sie mit aufsteigenden Luftströmen arbeiten können. Dies ist sehr produktiv, wenn Sie einen Generator in der Nähe eines Sees, eines Sumpfes, eines Hügels usw. installieren.

Zu den Pluspunkten solcher Anlagen gehört die Tatsache, dass die Linieder Kontakt der aktiven Luftschicht, die von dem Hyperboloid gewaschen wird, ist 1,6 mal länger als die eines ähnlichen Zylinders, der sich wie ein Rotorwindgenerator dreht. Natürlich, daher die Schlussfolgerung, dass die Effizienz mehr als die gleiche sein wird.

Nachteile

Trotz der vielen Vorteile und Besonderheiten dieser Turbinen haben sie eine Reihe von Nachteilen.

Zu den negativen Faktoren gehört die Tatsache, dasswenn die Generatorblätter gegen Windströmungen gedreht werden, wird diese Art von Generator erhebliche Verluste erleiden, was wiederum zu einer Verringerung der Effizienz des Betriebs um etwa die Hälfte führt. Die Verringerung dieses Indikators ist sehr auffällig, wenn wir vertikale Turbinen mit horizontalen ohne solche Verluste vergleichen.

Ein weiterer Nachteil ist derDer vertikale Windgenerator sollte sehr lang sein. Wenn es sich in der Nähe des Bodens befindet, wo die Windgeschwindigkeit viel niedriger ist als in großer Höhe, kann es Probleme beim Starten des Rotors geben, der einen Stoß benötigt, um die Arbeit zu beginnen. An sich beginnt es nicht. Sie können natürlich spezielle Türme installieren, um die Blätter höher zu heben, aber der untere Teil des Rotors wird immer noch zu niedrig sein.

Andere Nachteile sind die Tatsache, dass im WinterEiszapfen bilden sich an den Flügeln von Windgeneratoren. Erwähnenswert ist auch die große Geräuschkulisse, die Turbinen beim Laufen ausstoßen. Einige der Anlagen sind sogar in der Lage, bei ihrer Arbeit schädlichen Infraschall zu erzeugen. Es verursacht Vibrationen, die zu Jitter, Fenster, Utensilien führen können.

Eine interessante Tatsache: Windkraftanlagen in RimWorld wurden als Energiequelle genutzt.